![Page 1: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/1.jpg)
1
LU MIKROBIOLOĢIJAS UN BIOTEHNOLOĢIJAS INSTITŪTS
Fruktānu un to hidrolīzes Fruktānu un to hidrolīzes produktu iegūšana un produktu iegūšana un prebiotiskās īpašībasprebiotiskās īpašības
Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec.
Armands Vīgants, Dr. biol.
Pēteris Zikmanis, Dr .habil. biol., prof.
![Page 2: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Fruktāni
• Fruktozes polimēri
• Levāns (ß-2,6 fruktāns) – bakteriālās sintēzes produkts
• Inulīns (ß-2,1 fruktāns) – augu izcelsmes polisaharīds
• FOS – dabā reti sastopami, iegūst no inulīna; DP< 30
![Page 3: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Fruktānu ietekme uz cilvēka veselību (pēc literatūras datiem)
FOS• Mazkaloriju neglikēmiska
saldviela,
• Prebiotiķi
• Samazina holesterīna līmeni asinīs
• Palīdz risināt lieka svara problēmu
LEVĀNS, INULĪNS• Samazina holesterīna
līmeni asinīs• Paaugstina organisma
nespecifisko imunitāti• Prebiotiķi in vivo• Pretvēža aktivitāte• Uzlabo Ca un Mg
absorbciju
![Page 4: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Fruktānu sīrupa iegūšana
FOS containing fructan syrup production using Z.mobilis “levan-levansucrase” sediment as catalyst.
![Page 5: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/5.jpg)
5
33%
13%
46%
8%
Fructooligosaccharides Levan
Glucose+fructose Sucrose
Composition of carbohydrates in fructan syrup. Total carbohydrates content - 54.5 % of wet weight.
![Page 6: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/6.jpg)
6
40 g/l levāna šķīduma hidrolīze ar pienskābi (pH 3,35)
pie 90 – 92oC)
91
09,8
17,828,7
35,2 39
6665,4
0 5 10 20 30 40 50Hidrolīzes ilgums, min
rel.
visk
ozit
āte;
RV
, g/l
Viskoz.RV
![Page 7: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/7.jpg)
7
40 g/l levāna šķīduma hidrolīze ar pienskābi (pH 3,35)
pie 37oC
246
8 6,70 0 0 0 0 0
80
6
39,7
16,5
24,1
4,35,0
0 1 2 3 4 20 24 43 48
Hidrolīzes ilgums, h
Rel
. vis
kozi
tāte
, Lev
āns,
g/l
; R
V, g
/l
Rel. Viskozitāte. Levāns, g/l RV, g/l
![Page 8: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium spēja izmantot FOS
(biomasas izmaiņas)
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
Bio
mas
a, g
/l
L. acidophilus
St. term
ophilus
L. bulgaricus
L. casei var. Shirota
L. reuteri
B. lactis 12
L. plantarum 10
L. delbrueckii
L. casei var. alactosis
L. plantarum K
L
Kultūras
![Page 9: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium spēja izmantot FOS
(pH izmaiņas)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
pH iz
mai
ņas
L. acidophilus
St. term
ophilus
L. bulgaricus
L. casei var. Shirota
L. reuteri
B. lactis 12
L. plantarum 10
L. delbrueckii
L. casei var. alactosis
L. plantarum K
L
Kultūras
![Page 10: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Bifidobacterium lactis 12
Probiotiķis
Liofilizēts nu-trish DVS monoieraugs, ko izmanto skābpiena produktu ražošanai, (Chr. Hansen - Dānija)
![Page 11: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/11.jpg)
11
pH izmaiņas fermentējot fruktānus ar B. lactis 12
(MRS barotnē ar pētāmo 1% oglekļa avotu)
Fermentācijas ilgums, st.
Glikoze
Fruktānu sīrups
FOS Levāns Inulīns
0 6,98 6,88 6,91 7,12 6,26 24 4,55 4,53 4,82 6,93 6,42 48 4,31 4,42 4,48 6,88 6,20
d 2,61 2,46 2,43 0,24 0,06
![Page 12: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/12.jpg)
12
B. lactis 12 spēja asimilēt fruktānus (kopējās RV, % pēc hidrolīzes ar HCl)
Ferment. ilgums, h
Glikoze, RV, %
Fruktānu sīrups, RV, %
FOS Levāns, RV, %
Inulīns, RV, %
0 1,04 1,13 0,66 1,39 0,749 24 0,51 0,53 0,48 1,27 0,727 48 0,45 0,53 0,48 1,27 0,734
d, % 56,7 53,1 27,6 8,6 2,0
![Page 13: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/13.jpg)
13
B. lactis 12 šūnu skaita izmaiņas atkarībā no oglekļa avota
(MRS barotnē ar 1% oglekļa avotu)
Oglekļa avots
Fermentēšanas ilgums, h
izmaiņas, log
0 24 48 Glikoze 9,8104 1,4107 8,4107 + 2,93 Fruktānu sīrups 9,8104 4,3106 1,0107 + 2,01 FOS 9,8104 1,6106 2,2106 + 1,35 Levāns 1,5104 9,0103 1,6104 + 0,03 Inulīns 1,9104 9,5103 7,8103 - 0,39
![Page 14: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Pienskābes un etiķskābes sintēze fermentējot dažādus oglekļa avotus ar
B. lactis 12
Glikoze FOS Frukt. sīr.
Ferment. ilg., h 0 48 0 48 0 48
Pienskābe, mM 4,1 23,9 2,5 11,6 4,4 27,1
Etiķskābe, mM 13,0 78,0 2,6 38,8 12,0 49,8
Pienskāb./
Etiķskāb.
0,306 0,299 0,544
![Page 15: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Fruktozes koncentrācijas izmaiņas kultūras šķidrumā fermentējot dažādus
fruktānus ar B. lactis 12
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0 5 24 48
Fermentēšanas ilgums, h
Fru
ktoz
es k
once
ntrā
cija
, g/
l
LevānsFOSInulīns
![Page 16: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Ogļhidrātu koncentrācijas izmaiņas kultūras šķidrumā fermentējot fruktānu sīrupu ar
B. lactis 12 (MRS barotnē ar 1 % fruktānu sīrupa)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 24 48
Fermentēšanas ilgums, h
Ogļ
hidr
āti,
g/l
FruktozeGlikozeRV
![Page 17: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Fruktānu sīrupa ietekme uz B. lactis 12 attīstību vājpienā
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
1st Qtr 2nd Qtr 3rd Qtr 4th Qtr
EastWestNorth
1 0 8
1 0 6
1 0 2 1 0 2
1 0 8
1 0 6
1 0 1 0
1 0 3
1 0 4
1
1 0
1 0 0
1 0 0 0
1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 2 4 6
F e r m e n t ē š a n a s i l g u m s, stF e r m e n t a ti o n ti m e , h
Šū
nu
sk
ait
s/
ml
Ce
ll
co
un
t/
ml
V ā jp i e n s S k i m m e d m i lk
V ā j p ie n s + 5 % fr u k tā n u s ī r u p sS k im m e d m il k + 5 % f r u c t a n s y r u p
V ā j p ie n s + 1 0 % fr u k tā n u s ī r u p sS k i m m e d m i l k + 1 0 % f r u c t a n s y r u p
V ā j p ie n s + 1 5 % fr u k tā n u s ī r u p sS k im m e d m il k + 1 5 % f r u c t a n s y r u p
![Page 18: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Kopsavilkums
• FOS saturošos substrātus iespējams iegūt fruktozes polimēru pienskābās hidrolīzes gaitā;
• Probiotiķis B.lactis 12 un citas pienskābes baktērijas, īpaši epifitās, labi izmanto FOS kā vienīgo oglekļa un enerģijas avotu;
• Salīdzinot ar citiem oglekļa avotiem FOS saturošais fruktānu sīrups stimulē B. lactis 12 augšanu dabiskajās u sintētiskajās barotnēs;
• Fruktānu sīrups palielina pienskābes / etiķskābes attiecību heterofermentatīvās pienskābās rūgšanas gaitā.
![Page 19: Pāvels Semjonovs, M. biol., M. oec. Armands Vīgants, Dr. biol](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081420/56813d59550346895da72048/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Saturs• Titullapa• Fruktāni• Fruktānu ietekme uz cilvēka veselību• Fruktānu sīrupa iegūšana• Fruktānu sīrupa sastāvs• Levāna šķīduma hidrolīze ar pienskābi (pH 3,35) pie 90 – 92oC
• Levāna šķīduma hidrolīze ar pienskābi (pH 3,35) pie 37oC
• Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium attieksme pret FOS(biomasas izmaiņas)• Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium attieksme pret FOS(pH izmaiņas)• Bifidobacterium lactis 12• B. lactis 12 šūnu skaita izmaiņas atkarībā no oglekļa avotus• B. lactis 12 spēja asimilēt dažādus oglekļa avotus (pH) • Pienskābes un etiķskābes sintēze • Fruktozes koncentrācijas izmaiņas • Fruktozes, glikozes un RV koncentrācijas izmaiņas kultūras šķidrumā fermentējot fruktānus• Fruktānu sīrupa ietekme uz B. lactis 12 attīstību vājpienā• Kopsavilkums